KR101562903B1 - 용융염 시료채취장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융염 표면의 불순물의 혼입을 차단하고 일정한 양의 샘플을 취할 수 있는 용융염 시료채취장치에 관한 것으로, 내부에 공간을 가지고, 하부의 바닥플레이트에 채취로드홀이 형성되는 하우징; 상기 채취로드홀을 통해 상기 바닥플레이트의 하부로 돌출가능한 하나 이상의 채취로드; 상기 채취로드에 설치되어 상기 채취로드를 이동시키도록 상기 하우징의 외부로 돌출되는 노브; 상기 채취로드의 단부에 설치되어 샘플용기가 착탈되는 샘플홀더를 포함하는 용융염 시료채취장치이다.

Description

용융염 시료채취장치{Molten salt sampling device}

본 발명은 용융염 시료채취장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융염 표면의 불순물의 혼입을 차단하고 일정한 양의 샘플을 취할 수 있는 용융염 시료채취장치에 관한 것이다.

파이로 공정은 고온의 용융염을 전해질로 사용하여 사용후 핵연료를 환원시킨 후 우라늄을 회수하고 U, 초우라늄(TRU: Transuranics) 및 희토류 원소를 공회수하는 공정을 통해 핵비확산성 및 자원 재활용의 장점을 가지고 있다. 파이로 공정의 효율을 높이기 위해서는 항상 용융염 내 녹아 있는 원소들의 농도를 계측(모니터링)하는 것이 매우 중요하다.

따라서, 운전 중 고온의 용융염을 주기적으로 시료채취(샘플링)하여 각 원소에 대한 농도를 분석하여야 하는데 운전 조건이 500℃의 고온이고 전해조의 크기와 깊이 때문에 접근이 용이하지 않아서 샘플링을 하는 것이 용이하지 않다. 기존에는 시료채취봉(긴 환봉 : 직경 1~3㎜, 스테인레스 재료)을 사용하여 온도차를 이용하여 용융염을 응고시켜 샘플링을 하는데 이 방법의 경우 샘플링 시 온도를 낮게 유지하기 위해 전해조에 시료채취봉을 신속하게 장입 및 인출해야 하며, 용융염의 안쪽보다는 상부의 염이 샘플링될 수 밖에 없다. 이 경우 용융염 상부에 부유하고 있는 불순물들이 많이 혼입된 시료가 채취될 것이고, 따라서 원소의 농도를 분석할 때 오차를 발생시킬 수 있다는 문제점이 있다. 특히, 기존의 샘플링 방법은 샘플의 양도 일정하지 않고 샘플링 후 시료채취봉에서 시료를 떼어내는 작업이 번거로울 뿐만 아니라 공정 중 여러 차례에 걸쳐 샘플링을 해야 하는데 그때마다 매번 같은 작업을 반복해야 하는 번거로움이 있다.

또한, 아르곤이 충전된 핫셀 내부에서는 원격조작기(MSM)를 사용하여 시료채취봉을 신속하게 조작(장입 및 인출)하는 것이 용이하지 않고 채취한 시료가 손실될 수도 있다.

한국특허 제10-1046577호

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 용융염 표면의 불순물의 혼입을 차단하고 일정한 양의 샘플을 취할 수 있는 용융염 시료채취장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 샘플링을 여러 번 수행할 수 있도록 제작하여 일정한 시간 간격을 두고 채취한 시료를 한 번에 회수하여 분석할 수 있는 용융염 시료채취장치를 제공하는 데에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 공간을 가지고, 하부의 바닥플레이트에 채취로드홀이 형성되는 하우징; 상기 채취로드홀을 통해 상기 바닥플레이트의 하부로 돌출가능한 하나 이상의 채취로드; 상기 채취로드에 설치되어 상기 채취로드를 이동시키도록 상기 하우징의 외부로 돌출되는 노브; 상기 채취로드의 단부에 설치되어 샘플용기가 착탈되는 샘플홀더를 포함하는 용융염 시료채취장치이다.

상기 하우징 내부에는 상기 채취로드에 복원력을 제공하는 복귀스프링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징에는 상기 노브가 회피되어 상기 채취로드의 위치가 고정가능한 노브고정홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샘플홀더는, 상기 채취로드에 연결되는 상부홀더플레이트와, 상기 상부홀더플레이트와 홀더프레임에 의해 간격을 두고 설치되는 하부홀더플레이트룰 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부홀더플레이트에는 샘플용기를 가압하여 안정적으로 지지하는 홀더스프링이 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 용융염 시료채취장치를 이용하면, 현재 사용되고 있는 시료채취봉을 이용하는 샘플링 방법의 문제점을 해소하고, 아르곤 셀(핫셀) 내부에서 양팔조작기를 사용하여 용이하게 용융염 시료를 채취할 수 있으며, 이 결과 파이로 공정의 효율을 증진시킬 것으로 기대한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용융염 시료채취장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1에서 도면부호 100은 본 발명의 실시예에 따른 용융염 시료채취장치를 지시한다. 상기 용융염 시료채취장치(100)는 샘플용기(10)가 장착된 샘플홀더(120)가 용융염 안으로 삽입되어 염을 일정량 취할 수 있게 구성되어 있다. 상기 용융염 시료채취장치(100)는 복수개의 샘플용기(10)를 장착하여 용융염을 채취하는 것도 가능하다.

이러한 상기 용융염 시료채취장치(100)는 내부에 공간을 가지는 하우징(102)과, 상기 하우징(102)에 설치되는 하나 이상의 채취로드(108)와, 상기 채취로드(108)에 설치되어 상기 채취로드(108)를 이동시키는 노브(110)와, 상기 채취로드(108)의 단부에 설치되어 샘플용기(10)를 장착할 수 있는 샘플홀더(120)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(102)은 통상의 관체이며, 특히 복수의 채취로드(108)가 장착되는 경우에는 복수의 관체를 가지고, 상기 복수의 관체가 서로 일체로 결합되거나 외부에 복수의 관체를 고정하는 추가의 관체 또는 프레임을 가질 수 있다.

그리고, 상기 하우징(102)의 상부에는 상기 하우징(102)을 덮는 커버(104)가 장착되고, 상기 커버(104)에는 상기 용융염 시료채취장치(100)를 매달 수 있는 고정고리(106)가 형성될 수 있다.

상기 하우징(102)의 공간에는 하나 이상의 채취로드(108)가 설치된다. 따라서, 상기 하우징(102)의 바닥플레이트(122)에는 상기 채취로드(108)와 동일한 갯수의 채취로드홀(124)가 형성된다. 상기 채취로드(108)는 상기 채취로드홀(124)을 통해 상기 바닥플레이트(122)의 하부로 돌출된다.

상기 채취로드(108)의 상부에는 노브(110)가 일체로 설치된다. 따라서, 상기 노브(110)에 힘을 가하는 것에 의해 상기 채취로드(108)를 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 하우징(102)의 측벽에 상기 하우징(102)의 길이방향으로 슬릿(107)이 형성되고, 상기 슬릿(107)으로 상기 노브(110)의 일부가 노출되어 로봇암(미도시)이 상기 노브(100)를 잡을 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 슬릿(107)에는 상기 슬릿(107)이 형성된 방향에 수직한 방향으로 노브고정홀(103)이 형성되어, 상기 노브(110)가 상기 슬릿(107)으로부터 회피되어 상기 채취로드(108)의 위치가 고정가능하다.

또, 상기 채취로드(108)의 주위로 상기 채취로드(108)에 복원력을 제공하는 복귀스프링(105)이 설치되고, 상기 복귀스프링(105)은 양단이 상기 바닥플레이트(122)와 상기 채취로드(108)에 설치되는 복귀스프링고정판(109)에 각각 맞닿는다. 또는 상기 복귀스프링(105)은 양단이 상기 바닥플레이트(122)와 상기 노브(110)에 각각 맞닿도록 구성되는 것도 가능하다.

상기 채취로드(108)의 하단부에는 샘플용기(10)가 착탈되는 샘플홀더(120)가 일체로 설치된다.

상기 샘플홀더(120)는, 상기 채취로드(108)에 연결되는 상부홀더플레이트(112)와, 상기 상부홀더플레이트(112)와 홀더프레임(114)에 의해 간격을 두고 설치되는 하부홀더플레이트(116)룰 포함하여 이루어진다. 특히, 상기 상부홀더플레이트(112)에는 샘플용기(10)를 가압하여 용융염에 장입시 부력에 대하여 안정적으로 샘플용기(10)를 지지하는 홀더스프링(118)이 장착된다. 상기 샘플용기(10)는 상기 홀더프레임(114)의 사이로 상기 상부홀더플레이트(112)와 상기 하부홀더플레이트(116) 사이로 집어넣어, 상기 샘플용기(10)의 상부로 상기 홀더스프링(117)을 밀어 올리면서 상기 하부홀더플레이트(116)에 상기 샘플용기(10)의 하부가 맞닿도록 한다. 따라서, 상기 홀더스프링(118)의 내경은 상기 샘플용기(10)의 상부측 외경과 일치하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 하부홀더플레이트(116)에는 상기 샘플용기(10)가 안착되도록 안착홈(117)이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 용융염 시료채취장치(100)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 이하, 상기 용융염 시료채취장치(100)의 작동모습에 대하여 설명한다.

먼저, 상기 용융염 시료채취장치(100)를 채취하고자 하는 용융염의 상측에 위치시킨다. 이 때, 상기 용융염 시료채취장치(100)의 샘플홀더(120)에는 샘플용기(10)가 장착고, 상기 샘플홀더(120)는 상승하여 상사점에 위치한 상태이다.

그리고, 로봇암(미도시)을 이용하여 상기 노브(110)를 잡고 아래로 내리면, 상기 샘플홀더(120)는 하강하여 용융염에 침지하게 되고, 상기 샘플홀더(120)에 장착된 샘플용기(10) 내부로 용융염이 유입된다. 이 상태에서 상기 로봇암이 상기 노브(110)의 파지상태를 해제하면, 상기 복귀스프링(105)의 복원력에 의해 상기 채취로드(108)가 상승하여 상기 샘플홀더(120)는 상기 용융염으로부터 나오게 된다. 그리고, 필요에 따라 복수의 샘플용기(10)에 용융염을 채취할 수 있다.

채취가 완료되면, 로봇암으로 상기 샘플용기(10) 만을 상기 샘플홀더(120)로부터 취출하여 이동하거나, 상기 샘플용기(10)가 장착된 상기 용융염 시료채취장치(100)를 이동하여, 이후의 검사작업을 진행하게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 샘플용기 100: 용융염 시료채취장치
102: 하우징 103: 노브고정홀
104: 커버 105: 복귀스프링
106: 고정고리 107: 슬릿
108: 채취로드 109: 복귀스프링고정판
110: 노브 112: 상부홀더플레이트
114: 홀더프레임 116: 하부홀더플레이트
117: 안착홈 118: 홀더스프링
120: 샘플홀더 122: 바닥플레이트
124: 채취로드홀

Claims (5)

1. 내부에 공간을 가지고, 하부의 바닥플레이트에 채취로드홀이 형성되는 하우징;
   상기 채취로드홀을 통해 상기 바닥플레이트의 하부로 돌출가능한 하나 이상의 채취로드;
   상기 채취로드에 설치되어 상기 채취로드를 이동시키도록 상기 하우징의 외부로 돌출되는 노브; 및
   상기 채취로드의 단부에 설치되어 샘플용기가 착탈되는 샘플홀더;를 포함하고,
   상기 샘플홀더는,
   상기 채취로드에 연결되는 상부홀더플레이트; 및
   상기 상부홀더플레이트와 홀더프레임에 의해 간격을 두고 설치되는 하부홀더플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융염 시료채취장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징 내부에는 상기 채취로드에 복원력을 제공하는 복귀스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 용융염 시료채취장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 하우징에는 상기 노브가 회피되어 상기 채취로드의 위치가 고정가능한 노브고정홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 용융염 시료채취장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 상부홀더플레이트에는 샘플용기를 가압하여 안정적으로 지지하는 홀더스프링이 장착되는 것을 특징으로 하는 용융염 시료채취장치.

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